(PhysOrg.com) -- Un team multinazionale di scienziati ha sviluppato un processo per creare, a base di vetro, diodi emettitori di luce inorganici (LED) che producono luce nella gamma dell'ultravioletto. Il lavoro, segnalato questa settimana in linea Comunicazioni sulla natura , è un passo verso dispositivi biomedici con componenti attivi realizzati da sistemi nanostrutturati.

I LED basati su nanocristalli inorganici processati in soluzione sono promettenti per l'uso nella diagnostica ambientale e biomedica, perché sono economici da produrre, robusto, e chimicamente stabile. Ma lo sviluppo è stato ostacolato dalla difficoltà di ottenere l'emissione ultravioletta. Nella loro carta, Sergio Brovelli del Los Alamos National Laboratory in collaborazione con il gruppo di ricerca guidato da Alberto Paleari dell'Università di Milano-Bicocca in Italia descrive un processo di fabbricazione che supera questo problema e apre la strada all'integrazione in una varietà di applicazioni.

Il mondo ha bisogno di dispositivi emettitori di luce che possano essere applicati nella diagnostica biomedica e nella medicina, Brovelli ha detto, sia come piattaforme diagnostiche lab-on-chip attive, sia come sorgenti luminose che possono essere impiantate nel corpo per innescare alcune reazioni fotochimiche. Tali dispositivi potrebbero, Per esempio, attivare selettivamente farmaci fotosensibili per un miglior trattamento medico o sondare la presenza di marcatori fluorescenti nella diagnostica medica. Questi materiali dovrebbero essere fabbricati a buon mercato, su larga scala, e integrato nella tecnologia esistente.

Il documento descrive un nuovo materiale a base di vetro, in grado di emettere luce nello spettro ultravioletto, ed essere integrato su chip di silicio che sono i componenti principali delle attuali tecnologie elettroniche.

I nuovi dispositivi sono inorganici e combinano l'inerzia chimica e la stabilità meccanica del vetro con la proprietà di conducibilità elettrica ed elettroluminescenza (cioè la capacità di un materiale di emettere luce in risposta al passaggio di una corrente elettrica).

Di conseguenza, possono essere utilizzati in ambienti difficili, come per l'immersione in soluzioni fisiologiche, o per impianto direttamente nel corpo. Ciò è stato possibile progettando una nuova strategia di sintesi che consente la fabbricazione di tutti i LED inorganici tramite un approccio di chimica umida, cioè una serie di semplici reazioni chimiche in un becher. È importante sottolineare che questo approccio è scalabile a quantità industriali con un costo di avviamento molto basso. Finalmente, emettono nella regione dell'ultravioletto grazie ad un'attenta progettazione dei nanocristalli incorporati nel vetro.

Nei tradizionali diodi emettitori di luce, l'emissione di luce avviene all'interfaccia netta tra due semiconduttori. Il design ossido su ossido utilizzato qui è diverso, in quanto consente la produzione di un materiale che si comporta come un insieme di giunzioni semiconduttrici distribuite nel vetro.

Questo nuovo concetto si basa su una raccolta delle strategie più avanzate nella scienza dei nanocristalli, combinando i vantaggi dei materiali nanometrici costituiti da più di un componente. In questo caso la parte attiva del dispositivo è costituita da nanocristalli di biossido di stagno ricoperti da un guscio di monossido di stagno annegato nel vetro standard:regolando lo spessore del guscio è possibile controllare la risposta elettrica dell'intero materiale.